双靶点抑制血管生成和肿瘤的钌功能化纳米硒及其细胞吸收机制的研究

Tumours don't just rely on their host's blood vessels for nourishment - they can make their own vasculature, according to two independent studies in Nature in 2010. That means targeting angiogenesis and tumor cell is particularly important for antitumor drug. Based on the ruthenium(II) functionalized selenium nanoparticles (Ru-SeNPs) with the antitumor and antiangiogenesis, this study further investigates the antitumor effect of Ru-SeNPs in vitro and in vivo, especially in suppressing metastatic tumor. By targeting endothelial growth factor (VEGF/bFGF), we use tube formation, aortic ring assay, Matrigel plug assay to analysis the inhibiting effects of Ru-SeNPs on VEGF/bFGF mediated angiogenesis. To elucidate how nanoparticles change the way of drug delivery, confocal laser scanning microscope and transmission electron microscopy were used to examine the cellular uptake and localization of Ru-SeNPs. PI3K/AKT/mTOR signaling pathway is critical for control of cell proliferation, invasion, migration and angiogenesis. Therefore, the effect of Ru-SeNPs on the key gene and protein involve in this signaling pathway were investigated by RT-PCR and western blot. Taken together, this study provides a new strategy for the development of bifunctional drug and a theoretical basis for nano-selenium as a drug carrier.

2010年，Nature发表的两项独立研究分别证实了肿瘤不仅依赖于宿主血管提供营养，它们亦可生成自身的脉管系统，这意味着同时靶向血管生成和癌细胞的药物尤为重要。本项目基于钌功能化纳米硒（Ru-SeNPs）具有抗肿瘤和抑制血管形成等结果，进一步研究其体内外抗肿瘤活性，重点研究其对体内多种转移瘤的抑制作用；以促血管生长因子VEGF/bFGF为关键靶点，采用管形成，动脉环形成，小鼠体内基质胶等方法研究Ru-SeNPs对VEGF/bFGF诱导血管形成的影响；激光共聚焦和透射电镜等研究其细胞吸收、分布、定位以及吸收机制，从多个角度阐明纳米颗粒对药物传输方式的改变。采用RT-PCR、Western blot等研究在细胞增殖，血管生成，侵袭和转移过程中具有关键作用的PI3K/AKT/mTOR信号通路及其上下游关键基因、蛋白的影响。本研究为开发双靶点药物提供了新的策略；也为纳米硒作为药物载体提供理论依据。

肿瘤的发生、浸润、恶化和转移与新血管生成密切相关。一方面，肿瘤的形成和生长需要肿瘤血管提供营养；另一方面，肿瘤的转移依赖于肿瘤血管。这意味着同时靶向血管生成和肿瘤的药物尤为重要，抗肿瘤血管生成药物已经被视为一种重要的肿瘤治疗手段。.在本项目的资助下，我们筛选到一些具有抑制肿瘤血管生成的钌配合物，通过合理设计将钌配合物修饰纳米颗粒，获得钌功能化纳米硒、纳米钌等纳米体系。利用钌配合物的自身荧光，可以特异性识别肿瘤细胞，并可利用其进入肿瘤细胞荧光增强的特点定位、追踪钌配合物进入肿瘤细胞以及肿瘤模型小鼠体内的全过程，用于体外、体内肿瘤细胞识别、实时观测和研究其对信号通路的影响。.本项目设计合成了钌功能化纳米体系，具有抗肿瘤和抑制血管形成等结果，进一步研究其体内外抗肿瘤活性，重点研究其对体内多种转移瘤的抑制作用；以促血管生长因子VEGF/bFGF为关键靶点，采用管形成，动脉环形成，小鼠体内基质胶等方法研究Ru-SeNPs对VEGF/bFGF诱导血管形成的影响；采用RT-PCR、Western blot等研究在细胞增殖，血管生成，侵袭和转移过程中具有关键作用的PI3K/AKT/mTOR信号通路及其上下游关键基因、蛋白的影响。说明Ru-SeNPs能够抑制磷酸化的FGFR1，AKT， ERK等蛋白的表达，Ru-SeNPs可能作用于AKT/ERK相关信号通路导致了细胞的凋亡。激光共聚焦和透射电镜等研究其细胞吸收、分布、定位以及吸收机制，发现Ru-SeNPs能够定位于细胞的细胞质中，并且随着时间的增加，Ru-SeNPs可以选择性的进入肿瘤细胞的细胞核，导致细胞凋亡的又一可能靶点是细胞的细胞核。从多个角度阐明纳米颗粒对药物传输方式的改变。本研究为开发双靶点药物提供了新的策略； 总结配合物通过共价键和静电修饰于纳米硒对活性的影响及其规律性。分析纳米颗粒修饰剂、钌配合物的结构、数量、水溶性、表面电荷等因素对其活性、细胞吸收及其机制的影响。 也为纳米硒作为药物载体提供理论依据。总之，本项目是钌类配合物抗癌药物研究之后在无机药物及纳米药物研究领域的一次新突破，其设计思想得益于钌类抗癌药物的研究，其应用目标已经超越了传统的药物。